On rheology and release from semi-solid formulations for topical application
(2023) KLGM15 20231Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
- Abstract
- The development of generic pharmaceuticals includes extensive data on equivalence with the reference listed drug is required by the European medicinal agency (EMA) and the North American equivalent. Equivalence must be proven for rheology, microstructure, and performance. This is a costly and time-consuming process. To reduce the costs, it is of interest to investigate if the release profile (performance) can be predicted using rheological data. This report aims at answering several aspects of this question by studying the behaviour of a formulation composed of water, fatty alcohol esters, and polymers with metronidazole as a model active substance. The texture and flow properties were evaluated by comparing the rheology of emulsions with... (More)
- The development of generic pharmaceuticals includes extensive data on equivalence with the reference listed drug is required by the European medicinal agency (EMA) and the North American equivalent. Equivalence must be proven for rheology, microstructure, and performance. This is a costly and time-consuming process. To reduce the costs, it is of interest to investigate if the release profile (performance) can be predicted using rheological data. This report aims at answering several aspects of this question by studying the behaviour of a formulation composed of water, fatty alcohol esters, and polymers with metronidazole as a model active substance. The texture and flow properties were evaluated by comparing the rheology of emulsions with variations in water content and a slight variation in fatty alcohol ester types. The rheology varies with the water content although not with the variation in fatty alcohol ester type, as was expected. The microstructure was similar for all water contents, but in stability studies, several instability mechanisms were clearly visible, although the microstructure in terms of liquid crystal type was retained. The performance is studied by release experiments using static Franz cells and dynamic flow-through cells of Bronaugh type. When comparing the permeation properties of the gold-standard method using PBS (phosphor buffer saline) with metronidazole with the permeation properties of emulsions loaded with the same concentration of metronidazole it was concluded that the metronidazole partitions to the liquid phase of the emulsions, and this needs to be adjusted for. It is also concluded that the release profile over silicone membranes cannot be predicted using rheological data. However, prediction of the release profile using skin membranes is not investigated in this study. It is earlier proofed that there is difference in using skin and silicone membranes as skin is a much more complex system affected by several factors as to which silicone membranes can be considered to be inert. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Att öka tillgängligheten av läkemedel är en viktig del i att minska lidandet för miljontals personer världen över. Om detta kan göras genom att korta utvecklingsprocessen för generiska läkemedel undersöks i detta examensarbete.
På apoteket är en vanlig fråga om man vill ha ett liknande läkemedel till det man egentligen hade tänkt köpa, ofta till ett billigare pris. Läkemedelsutveckling är en lång och dyr process där hur säkert och effektivt läkemedlet är måste bevisas för att det sedan ska kunna godkännas av reglerande myndigheter. Men hur kan det då komma sig att andra läkemedel än det du tänkt köpa på apoteket är billigare? När patentet på ett läkemedel har gått ut är det fritt fram för andra att tillverka en kopia. Kopiorna kallas... (More) - Att öka tillgängligheten av läkemedel är en viktig del i att minska lidandet för miljontals personer världen över. Om detta kan göras genom att korta utvecklingsprocessen för generiska läkemedel undersöks i detta examensarbete.
På apoteket är en vanlig fråga om man vill ha ett liknande läkemedel till det man egentligen hade tänkt köpa, ofta till ett billigare pris. Läkemedelsutveckling är en lång och dyr process där hur säkert och effektivt läkemedlet är måste bevisas för att det sedan ska kunna godkännas av reglerande myndigheter. Men hur kan det då komma sig att andra läkemedel än det du tänkt köpa på apoteket är billigare? När patentet på ett läkemedel har gått ut är det fritt fram för andra att tillverka en kopia. Kopiorna kallas generiska läkemedel, eller generika. Möjligheten till att utveckla generika är viktig för att kunna öka tillgängligheten av läkemedel. Anledningen till att generiska läkemedel är billigare än originalläkemedlet är att utvecklingskostnaderna är lägre och att de tester som behöver göras för att det ska kunna godkännas är mindre omfattande. För ett nyutvecklat läkemedel krävs tester på både djur och människor för att undersöka hur säkert och effektivt det är men på ett generiskt läkemedel kan dessa tester utföras utan djur och människor. Detta eftersom den verksamma substansen och formuleringen redan är undersökt.
Examensarbetet berör främst så kallade topikala semi-solida beredningar. Dessa inkluderar salvor, krämer och geler, men i examensarbetet behandlas främst krämer. I bedömningen av generiska läkemedel ska det visas att det generiska läkemedlet har samma reologiska egenskaper som det ursprungliga läkemedlet samt att den verksamma substansen ska frisättas med samma hastighet i ett modellsystem. Den verksamma substansen ska även den vara samma, liksom dess beredningsform.
Om du någon gång har funderat över hur en kräm känns eller hur svårt det är att få ut den ur tuben har du funderat på dess reologi. För att generiska produkter ska godkännas ska dess reologiska egenskaper vara de samma som för ursprungsläkemedlet. Reologi beskrivs med fyra parametrar: viskositet, tixotropi, krypning samt den elastiska och viskösa modulen. Alla parametrar ger svar på olika frågor kring hur ett material beter sig och kan tillsammans användas för att beskriva flera olika egenskaper hos en kräm, däribland hur den upplevs.
Frisättning av den verksamma substansen kan undersökas i modeller som ska efterlikna delar av kroppen, i detta fall huden. I modellsystem som används för undersökningar på hud läggs krämen på ett membran, med en vätska som ska likna en fysiologisk vätska, exempelvis blodplasma, på andra sidan. Man mäter hur snabbt och till vilken grad den verksamma substansen passerar membranet. Membranen som kan användas är syntetiska membran, exempelvis silikonmembran, eller hudmemebran.
Syftet med examensarbetet är att undersöka om det går att förutsäga frisättningsprofilen från en beredning med hjälp av reologiska data för att göra utvecklingsprocessen av generika kortare.
Arbetet bidrar till ökad förståelse i området genom att visa vilka modellparametrar i frisättningsförsök som påverkar analysen av resultaten. Resultaten visar att utöver att undersöka hur den verksamma substansen fördelar sig mellan vattnet och oljan i krämen, så verkar det viktigt att undersöka fördelningen även mellan fasta och flytande faser. Ett annat viktigt resultat är att reologiska skillnaderna mellan krämerna inte påverkar frisättningen över ett syntetiskt membran, dock är det inte undersökt om det är någon skillnad på hudmemebran. Examensarbetet innehöll även en mindre stabilitetsstudie som visade att strukturen på krämen bevaras när vattnet avdunstar även om reologin förändras. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9124370
- author
- Fureby, Sofia LU
- supervisor
-
- Marie Wahlgren LU
- Adam Clauss LU
- organization
- course
- KLGM15 20231
- year
- 2023
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- pharmaceutical technology, rheology, release, diffusion studies
- language
- English
- id
- 9124370
- date added to LUP
- 2023-07-06 14:47:30
- date last changed
- 2023-07-06 14:47:30
@misc{9124370,
abstract = {{The development of generic pharmaceuticals includes extensive data on equivalence with the reference listed drug is required by the European medicinal agency (EMA) and the North American equivalent. Equivalence must be proven for rheology, microstructure, and performance. This is a costly and time-consuming process. To reduce the costs, it is of interest to investigate if the release profile (performance) can be predicted using rheological data. This report aims at answering several aspects of this question by studying the behaviour of a formulation composed of water, fatty alcohol esters, and polymers with metronidazole as a model active substance. The texture and flow properties were evaluated by comparing the rheology of emulsions with variations in water content and a slight variation in fatty alcohol ester types. The rheology varies with the water content although not with the variation in fatty alcohol ester type, as was expected. The microstructure was similar for all water contents, but in stability studies, several instability mechanisms were clearly visible, although the microstructure in terms of liquid crystal type was retained. The performance is studied by release experiments using static Franz cells and dynamic flow-through cells of Bronaugh type. When comparing the permeation properties of the gold-standard method using PBS (phosphor buffer saline) with metronidazole with the permeation properties of emulsions loaded with the same concentration of metronidazole it was concluded that the metronidazole partitions to the liquid phase of the emulsions, and this needs to be adjusted for. It is also concluded that the release profile over silicone membranes cannot be predicted using rheological data. However, prediction of the release profile using skin membranes is not investigated in this study. It is earlier proofed that there is difference in using skin and silicone membranes as skin is a much more complex system affected by several factors as to which silicone membranes can be considered to be inert.}},
author = {{Fureby, Sofia}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{On rheology and release from semi-solid formulations for topical application}},
year = {{2023}},
}